专利名称：一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应急启动电源，尤其涉及一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源。
背景技术：
12V/24V转换应急启动电源在不同的使用环境下，单靠人为控制操作难以做到百分之百正确。在没有任何保护和提示的前提下，任何出现一次误操作都将可能给产品带来永久损坏，严重时甚致可导致电池爆炸，危及到用户的人身财产安全。虽然现有的部分产品设有操作指导说明和一些简单的声光报警功能，但由于简单的蜂鸣器报警和使用的磨损导致操作提示内容的缺损或模糊，使应急启动电源缺少必要的安全指示，同时也给用户操作出现问题后却无法及时找到原因而困惑。如果在用户每一项操上同时增加必要的语音提示和光电指示，这样既能减少不同环境给用户带来的影响，同时也能及时地直接告知用户实·时的操作状况，更能有效地预防失误的产生，让用户操作更直接、更清楚。因此，有必要对现有应急启动电源的结构进行优化。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源，用语音对用户的当前操作给予提示，以减少误操作，使应急启动电源在操作时得到安全防护，延长其使用寿命。本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是，—种自带语音提示功能的智能型应急启动电源,包括有电池组,该电池组的供电端连接有转换开关，转换开关通过直流接触器连接至输出电夹，还包括有CPU总控制电路，该CPU总控制电路的输出端连接有音频播放系统，该音频播放系统包括有语音存储控制电路，语音存储控制电路的输入端连接于CPU总控制电路，其输出端连接于音频控制电路，音频控制电路与扬声器相连；所述CPU总控制电路的输入端连接有取样及驱动控制电路，该取样及驱动控制电路与转换开关、直流接触器及输出电夹相连；所述电池组通过电源控制电路与充电接口相连，电源控制电路与充电接口连接至CPU总控制电路；所述输出电夹及转换开关分别与电源控制电路相连；所述CPU总控制电路的输出端还连接有显示电路，该显示电路包括LED数码管显示器和不同颜色的LED指示灯；所述取样及驱动控制电路连接有强制启动按钮。本实用新型的优点在于，该应急启动电源可对档位选择、正确连接、错误连接和电压过低或电压过高等进行安全保护，同时在充电档位选择、电池低压预警、输出过流保护、电夹输出短路保护以及人为强制启动安全提示等方面都加入相应的语音提示和光电提示；在不同的使用环境下，都能够及时准确地向用户传递相关操作信息，使用户通过声、光等不同类型的提示方式获取操作信息，使用户更加直观地了解实时的操作情况及使用错误的原因，便于更好地进行下一步操作或及时有效地纠正措施，确保使用者的人身安全，使整个产品更具人性化、智能化。
图I是本实用新型提出的应急启动电源的电气原理图；图2是电源控制电路图；图3是是CPU总控制电路及LED数码管显示器电路图；图4是语音存储及音频控制电路图；图5是取样及驱动控制电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下·面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。如图I所示，本实用新型提出的自带语音提示功能的智能型应急启动电源包括有电池组，该电池组的供电端连接有转换开关，转换开关通过直流接触器连接至输出电夹，还包括有CPU总控制电路，该CPU总控制电路的输出端连接有音频播放系统，该音频播放系统包括有语音存储控制电路，语音存储控制电路的输入端连接于CPU总控制电路，其输出端连接于首频控制电路，首频控制电路与扬声器相连；所述CPU总控制电路的输入端连接有取样及驱动控制电路，该取样及驱动控制电路与转换开关、直流接触器及输出电夹相连；所述电池组通过电源控制电路与充电接口相连，电源控制电路与充电接口连接至CPU总控制电路；所述输出电夹及转换开关分别与电源控制电路相连；所述CPU总控制电路的输出端还连接有显示电路，该显示电路包括LED数码管显示器和不同颜色的LED指示灯；所述取样及驱动控制电路连接有强制启动按钮。目前汽车电池主要分为12V和24V两种，在电路设计中以OVDC 15. 5VDC以内默认为是12VDC电池；以15. 5 30. OVDC内默认为是24VDC电池。转换开关将两个电池实现并联或串联两种方式，使之能够实现一机两个电压输出的功能。同时在转换开关上镶入两个联动小开关，联动开关与12V档和24V档保持同步，即转换开关在12V或24V档时，联动开也同步闭合，在OFF档时，联动开关也自动断开，用于实现外部连接信号的输入或断开等判断。该应急启动电源利用大功率直流接触器作为自动控制电子开关，通过电路进行控制其通和断两种状态，同时电路在吸合后判断直流接触器两端电压降，作为判断输出电夹是否出现短接的条件之一。应急启动电源分别从电池组两端、电夹小齿、转换开关输出端、直流接触器两端、充电接口、内部电压测试复位开关、强制启动按扭等关键点分别取样送至CPU总控制电路处理、判断，从而得知用户的操作信息后，将对应的脉冲信号发到语音存储控制电路，调取预先保存好的语音内容，再经过音频控制电路功率放大后，由场声器发出相应的语音信息。该应急启动电源可对档位选择、正确连接、错误连接和电压过低或过高等进行安全保护，同时在充电档位选择、电池低压预警、输出过流保护、电夹输出短路保护以及人为强制启动安全提示等方面都加入相应的语音提示和光电提示。语音清晰、响亮，发音标准，在40dB噪声环境下，声音有效传输距离在5米以上。语音种类除了标准的英语提示外还预备另外两个语种，即法语和西班牙语，用户可直接通过简单的按键任意切换，提高产品的通用性。在一个实施例中，该应急启动电源的电路构成如图2、图3、图4、图5所示。本实施例中，该应急启动电源采用的主要关键器件有ICl-7805三端集成稳压器、IC2-MC96F32Q单片机、IC3-BLA4208语音存储集成芯片、IC4-TDA2822集成音频功放、LSl-全频段扬声器2W/8欧、LED-LG5631AH七段数码管显示器、IC5 (IC6) -PC817光耦、IC7-LM358集成运放、大功直流接触器、大电流转换开关(12/24V档切换用)、联动开关、强制启动按钮、输出正、负极电夹。本实施例中，该应急启动电源可实现的主要功能有I、应急启动电源转换开关操作时12V/24V档位自动识别提示,对应的档位语音提示及LED3/LED4点亮指示；2、应急启动电源电池低压自动报警提示，当电池电压低于8. O≤U < 10. OV时，语音自动报警提示；3、应急启动电源电池电压过低自动关断保护及提示，当电池电压持续低于8V时，应急启动电源自动关断电夹输出回路，同时发出低压关断保护语音提示；4、输出电夹正确连接导通提示，正确连接时自动吸合导通，并带语音提示及LED4灯点売提不;5、输出电夹连接极性反向错误关断保护和提示，输出电夹极性接反时，直流接触器产关断保护，同时发出相应的语音信息提示及反接指示LED7灯点亮提示，同时数码管闪烁显示错误代码“ErI”信息；6、输出电夹连接电压错误关断保护和提示，S卩，内外连接的电池电压不匹配，一般指12V与24V电池对接错误或24V接外部电压高于30. OV的电池，应急启动电源自动发出错误连接语音信息提示和错接指示LED6灯点亮提示，同时数码管闪烁显示错误代码“Er2”信息；7、输出电夹过载关断保护和提示，当输出电夹出现电流过大时，自动关断而保护，应急启动电源发出相应的语音信息提示及数码管闪烁显示过载保护代码“P1”信息；8、输出电夹短路自动关断保护和提示，在吸合导通下，当输出电夹再次出现短接时，自动关断输出而保护，同时发出相应的语音信息提示及数码管闪烁显示短路保护代码“P2”信息；9、充电档位提示及充电状态指示，转换款应急启动电源充电仅现于12V档充电，即要把两电池并联后再一起充电，以确保两电池的充电电压平衡，即，插入充电器后，如转换开关不在12V档位时,应急启动电源自动发出语音信息提示，同时充电指示灯也不会点亮，直到档位选择正确为止，正在充电指示灯LED2点亮、充电结束时LEDl点亮；10、强制启动输出功能，当外部没有电池电压输入或输入电压信号过低,应急启动电源无法正常自动识别时，通过人为判断并正确可靠连接后，按下强制启动按扭，使应急启动电源强制吸合导通。当按下强制启动按开关后，应急启动电源自动发出安全预警信息语
音和数码管同步显示“10— 9一 8—......O”倒数时间计数提示信息给用户，提醒用户注意
外接负载的极性和安全工作电压，需要持续按下IOs后，应急启动电源才自动吸合，确保用户有足够的时间再对连接进行安全确认。本实施例中，语音存储控制电路中存储的语音内容如下(以英文版为例)[0032]A. 12VB. 24VC. Low voltage, recharging recommendedD. Power is connectedE. Wrong VoltageF. Wrong PolarityG. Recharging ON, Turn the switch at back to 12V H. charge immediatelyI. OverloadJ. Short Circuit其具体工作过程如下I、当转换开关由OFF档转入12V或24V档位时，转换开关将电池组并联或串联后的电压送至直流接触器的输入端，同时“OUT+”端有高电平(OUT+取样点实际连接于直流接触器的输入端，“BAT/外部”连接于直流接触器的输出端)，并通过二极管D1、限流电阻Rl和稳压二极管DWl限压后，由电阻R2驱动开关管Q1，使继电器JKl吸合导通；电池BAT+电压经过二极管D4加入三稳集成稳压器7805的输入端,使3脚输出一个稳定的5VDC电压给CPU及其他电路供电；当外部电夹正确连接且电压大于I. 5V时，“BAT/外部”端电压经过二极管D6后，同样也加到开关管Ql的基极使继电器吸合导通，从而使7805进入正常工作状态；同理，当充电接口 “CH+”接入电源时，7805也进入正常工作状态。2、单片机上电工作后，首先检测转换开关是否打开，当“OUT+”端检测到电压< 15. 5VDC时再与单电池正极“BAT1+”端取到的电压进行对比，当两个参考点的电压基本相同时，CPU默认此时转换开关已置于12V档位；反之，当该点电压彡15. 5V且与“BAT1+”端的电压值相差较大时，CPU默认转换开关已置于24V档；确定好档位后,单片机由P52端口或P53端口输出高电平，驱动对应的档位指示灯LED3或LED4点亮；同时由P21端口或P23端口输出一个脉冲信号驱动语音芯片，提取对应的语音信息经功放、扬声器等器件将对应的档位信息报告给用户；当单片机检测到“OUT+”的电压过低时，12V档电压低于10. OVDC (24V档电压低于20. OVDC)时，应急启动电源自动默认为电池已经溃电，不宜再使用，应及时补充电量；单片机P16脚将自动循环输出脉冲信号给语音存储芯片，提取低压报警提示语音，并通过扬声器及时地把低压信息报告给用户；同时将自动关断所有负载，即关闭点烟器和直流接触器的输出；当单片机检测到“U0T+”的电压为0V，同时在“OUT+/外部”端检测到一定的正电压时，则表示应急启动电源的转换开关没有开，只是用户将输出电夹与外部电池已正确连接上；时此，应急启动电源默认用户想通过JS的数显电压表去测试外部电池电压，即单片机自动将从“OUT+/外部”端读到的实际电压值通过数码管显示出来；当单片机检测到“U0T+”的电压为0V，同时在“CH+”端检测到充电器有接入电压时，表示此时转换开关没有开，只是充电器已接入，此时单片机自动将输出一个脉冲信号给语音存储芯片，提取充电档位置限制提示语音，告诉用户充电时请将转换开关置于12V档，如转换开关在其他档位时，单片机将自动循环输出触发信号，直到用户将转换开关转到正确的12V档位为止；当应急启动电源进入正常充电后，单片机通过检测取样电阻R31上的压降进行判断，当充电电流小于300mA时该电阻上 的压降为O. 03V，表示充电结束，反之则表示正在充电，当LED2点亮表示正在充电，当LEDl点亮时表示充电结束。3、启动，其工作原理如下3. 1、12V档正确连接导通和提示转换开产置于12V档，单片机检测到“OUT+”点和“BAT1+”点的电压均在12V档范围内时，应急启动电源自动报12V档位提示语音；同时外部12V电池两端电压分两路取样，一路接入直流接触器的输端，使单片机在“BAT+/外部”点检到12V档范围内的有效电压值；另一路通过电夹小齿取样、电夹线内部导线接至控制板的“J1”端口，使正接信号通过R5、D8和IC5进行转换后，将外部正接信号“RIGHT-Ctrl”送至单片机的P13端口，单片机判断应急启动电源已转到12V档，同时电夹已经正确可靠连接，此时单片机再向直流接触器控制电路输出高电平使其吸合导通，并向语音芯片发送一个脉冲信号提取正确连接及导通提示语音，将正确连接接信息及时地告诉用户；其他指示12V档位指示灯点亮；对应的正确连接指示灯点亮提示；数码管自动显示内、外池电并联后的综合电压值。3.2、12V档极性反向连接保护和提示转换开关转到12V档，相应的档位检测和提示内容同上；同时外部12V (或24V)电池两端电压通过电夹小齿取样、电夹线内部导线接至控制板的“ Jl ”端口，使反接信号通过D9、IC6和R5进行转换后，将外部反接信号“Reverse-Ctrl ”送至单片机的P12端口，单片机判断应急启动电源已转到12V档，同时检测到外部电池极性接反，此时直流接触器将保持断开状态，并向语音芯片连续发送脉冲信号提取反接提示语音信息，并将反接信息及时地告诉用户；其他指示12V档位指示灯点亮；反接报警指示灯LED7点亮；数码管显示反接错误代码“Erl”闪烁。3. 3、12V档外接电压过高错误保护和提示转换开关转到12V档，相应的检测和提示内容同上；同时电夹从外部电池两端电压接入直流接触器的输端，使单片机在“BAT+/外部”点检到此时连接的电池电压已超出“12V”的安全范围内时，单片机直接默认外接电池电压与应急启动电源所选择的档位不匹配，直流接触器保持关闭保护；并向语音芯片连续发送脉冲信号提取电压错误连接提示语音信息，并将错接信息及时地告诉用户；其他指示12V档位指示灯点亮；电压错误连接报警指示灯LED6点亮；数码管显示反接错误代码“Er2”闪烁。3. 4、24V档正确连接导通和提示转换开产置于24V档，单片机检测到“OUT+”点和“BAT1+”点的电压相关较大，应属于24V档位。应急启动电源自动报24V档位提示语音；同时外部24V电池两端电压分两路取样，一路接入直流接触器的输端，使单片机在“BAT+/外部”点检到24档范围内的有效电压值；中一路通过电夹小齿取样、电夹线内部导线后接至控制板的“J1”端口，使正接信号通过R5、D8和IC5进行转换后，将外部正接信号“RIGHT-Ctrl”送至单片机的P13端口，单片机判断应急启动电源已转到24V档，同时电夹已经正确可靠连接，此时单片机再向直流接触器控制电路输出高电平使其吸合导通，并向语音芯片发送一个脉冲信号提取正确连接及导通提示语音，将正确连接接信息及时地告诉用户；其他指示24V档位指示灯点亮；对应的正确连接指示灯点亮提示；数码管自动显示内、外池电并联后的综合电压值。[0054]3. 5、24V档极性反向连接保护和提示转换开关转到24V档，相应的档位检测和提示内容同上；同时外部24V (或12V)电池两端电压通过电夹小齿取样、电夹线内部导线后接至控制板的“ Jl”端口，使反接信号通过D9、IC6和R5进行转换后，将外部反接信号“Reverse-Ctrl”送至单片机的P12端口，单片机判断应急启动电源已转到24V档，同时检测到外部电池极性接反，此时直流接触器将保持断开状态，并向语音芯片连续发送脉冲信号提取反接提示语音信息，并将反接信息及时地告诉用户；其他指示24V档位指示灯点亮；反接报警指示灯LED7点亮；数码管显示反接错误代码“Erl”闪烁。3. 6、24V档外接电压过低(或过高，超过30. OV时)错误保护和提示转换开关转到24V档，相应的档位检测和提示内容同上；同时电夹从外部电池两端电压接入直流接触器的输端，使单片机在“BAT+/外部”点检到此时连接的电池电压已超出“24V”的安全范围内时，如外部电压低于15. 5V或高于30. OV时，单片机直接默认外接电池电压与应急启动电源 所选的档位不匹配，直流接触器保持关闭保护。并向语音芯片连续发送脉冲信号提取电压错误连接提示语音信息，并将错接信息及时地告诉用户；其他指示24V档位指示灯点亮；电压错误连接报警指示灯LED6点亮；数码管显示反接错误代码“Er2”闪烁。4、启动过载自动关断保护当应急启动电源在启动的瞬间，整过启动系统中产生很大电流，应急启动电源通过从黑电夹小齿上取样，读取黑电夹的大齿到内部电池负极之间的压降，通过黑电夹小齿、内部信号线送到“J1”端口，再经过DO、IC7等电路放大后，将过流信号“0VERL0AE-TEST”送到单片机的Pll端口，当该电压值在一定时间内持续高于某一设定值(预先测试出黑电夹大齿到电池负极端子之间的电阻，参考应急启动电源电池最大放电能力计算出过流保护的参考电压值)时，应急启动电源就默认外部连接负载过重，已超出整个系统最大承受范围时，单片机切断直流接触器控制信号，使直流接触器强制关断输出；单片机同时向语音存片提取对应的过流保护提示语音信息，并将信息及时告知用户；其他指示数码管显示过流保护代码“P1”闪烁。5、电夹输出短路自动关断保护当应急启动电源在吸合导通后电夹出现短路时，整过启动系统中产生很大电流，应急启动电源同样通过从黑电夹小齿上取样，读取黑电夹的大齿到内部电池负极之间的压降，通过黑电夹小齿、内部信号线送到“J1”端口，再经过DO、IC7等电路放大后，将过流信号“0VERL0AE-TEST”送到单片机的P11端口 ；同时单片机判断直流接触器两端“OUT+”和“BAT/部外”两点之间压差，当这两个电压值在一定时间内持续高于某一设定值时，应急启动电源就默认外部电夹连接出现短路故障；单片机将立即切断直流接触器控制信号，使直流接触器强制关断输出；单片机同时向语音存片提取对应的短路保护提示语音信息，并将信息及时告知用户；其他指示数码管显示过流保护代码“P2”闪烁。6、强制启动输出当外部电池电压过低或没有电池时，用户可以先将转换开关打开到所需的电压档位(此时相应的档位检测和提示内容同上)，再将正、负极电夹分别接到负载的输入电源正、负极上，注意电夹的大小齿同时可靠连接，并确认负载所需电源与应急启动电源转换开关选择的电压档位一致后；按持续按下强制启开关，强制启动开关将“J3”端口短接，使内部5V电源通过电阻R15、R16分压取样后，送至单片机的第P25端口，单片机将自动开始计时，并向语音芯片提取强制启动语音安全提示，持续按下IOS后，单片机将自动发出接通指令，使直流接触器强制吸合导通；当应急启动电源在动自吸合之前(10S内)出现连接异常(如、反接、高压错接)时，单片机将自动判断强制启动操作无效，需要排除故障后恢复；确保用户的操作安全；其他提示按下此开关后，在IOs内数码管显示“10s倒数计时器”闪烁，吸合导通后，应急启动电源将发出正确导通语音提示，同时正确连接提示灯LED5点亮。7、语音控制电路工作原理首先把所有的功能语音以PCM压缩模式存入语音存储芯片中，语音芯片选用BLA系列的BLA4208芯片，该芯片总共支持语音长度为42s，最多可存储30段不同的语音内容；语音的读取是通过S1-S8共8个单独触发引脚控制，同时还支持不同引脚以不同的组合方式进行触发，使其能够支持30段语音触发的需要；再通过CPU控制任意提取每一段语音内容，通过第8脚输出语音信号，经过音频功放IC4放大后，直接驱动扬声器SLl发音；语音触发信号为高电平有效，单片机每发出一个脉冲触发信号，语音芯片将自动提取一次相应的语音内容进行播报；当触发为持续高电平时，芯片将自动循环播报相同语音内容。8、取样电路及控制电路工作原理如图5所不，Jl为正、负极电夹小齿取样信号输入端，当外部正接时，电压通过电阻R5、D8及IC5进行转换后，将AD信号送入单机的第P31 端口，作为判断外部电夹是否正接或断开的依据；当外接电池电压极性反向时，单片机无法直接读取“BAT/外部”端的负压，而通过J1、D9、IC6、R5进行转换后，将反接信号送入单片机的第P12端口，作为判断外部电夹连接极性反向依据；当输出电夹线出现负载电流过大时，大电流将会在负极电夹线上产生一定压降，这个电压将通过负极电夹的小齿取出送至D0、Rll和IC7放大后送入单片机的第Pll脚进行判断，当检测到该电压在Is内持续大于某一设定值时，单片机就默认为外接负载过重，立即关断直流接触器进行保护；同理，当检测到该电压值在瞬间内高于另一设定值，同时又分别从直流接触器两端检测到的压降也大于某一设定值时，应急启动电源就自动默认为输出电夹存在短路现象，立即关断直流接触器而保护；J5为充电电源接入端；J6为内输出电压检测和外部电压检测输入端，同时也是直流接触器两端压降的取样点J7为直流接触器控制线圈接口 ；其中由主要元件R25、R26、Q2、JK2、RT1组成点烟器输出控制电路；由主要元件R29、R30、Q3组成蜂鸣器报警控制电路；由主要元件R27、R28、Q3组成直流接触器控制电路；由主要元R17、R18、R31、C25、C21组成充电电源取样及充电电流取样电路，用于判断充电器的接入以及充电状态的检测；由主要元件R19、R20、R21、R22、R23、R24、C22、C23、C20组成了内、外电池电压取样电路及转换开关档位判断取样电路；由主要元件LED、Q5、Q6、Q7等组成数码显示控制电路。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源，包括有电池组，该电池组的供电端连接有转换开关，转换开关通过直流接触器连接至输出电夹，其特征在于， 还包括有CPU总控制电路，该CPU总控制电路的输出端连接有音频播放系统； 所述CPU总控制电路的输入端连接有取样及驱动控制电路，该取样及驱动控制电路与转换开关、直流接触器及输出电夹相连； 所述电池组通过电源控制电路与充电接口相连，电源控制电路与充电接口连接至CPU总控制电路； 所述输出电夹及转换开关分别与电源控制电路相连； 所述CPU总控制电路的输出端还连接有显示电路； 所述取样及驱动控制电路连接有强制启动按钮。
2.根据权利要求I所述的一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源，其特征在于，所述音频播放系统包括语音存储控制电路，该语音存储控制电路的输入端连接于CPU总控制电路，其输出端连接于音频控制电路，音频控制电路与扬声器相连。
3.根据权利要求I所述的一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源，其特征在于，所述显示电路包括LED数码管显示器和不同颜色的LED指示灯。
专利摘要本实用新型公开一种自带语音提示功能的智能型应急启动电源，包括有电池组，电池组的供电端连接有转换开关，转换开关通过直流接触器连接至输出电夹，还包括有CPU总控制电路，该CPU总控制电路的输出端连接有音频播放系统；CPU总控制电路的输入端连接有取样及驱动控制电路，该取样及驱动控制电路与转换开关、直流接触器及输出电夹相连；电池组通过电源控制电路与充电接口相连，电源控制电路与充电接口连接至CPU总控制电路；输出电夹及转换开关分别与电源控制电路相连；CPU总控制电路的输出端还连接有显示电路；取样及驱动控制电路连接有强制启动按钮。该应急启动电源在不同的使用环境下，都能够及时准确地向用户传递相关操作信息。
文档编号G01R31/02GK202696190SQ201220235980
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者张忠仁, 范振明, 彭光飞, 武强 申请人:上海广为美线电源电器有限公司, 上海广为电器工具有限公司, 上海广为拓浦电源有限公司